Question

【題目】在一固定體積的密閉容器中，充入2 mol CO2和1 mol H2發生如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數與溫度(T)的關系如下表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列問題：

(1)該反應的化學平衡常數表達式為K＝_________________。

(2)若反應在830 ℃下達到平衡，則CO2氣體的轉化率為________。

(3)若絕熱時(容器內外沒有熱量交換)，平衡發生移動的結果是使容器內CO的濃度增大，則容器內氣體溫度________(填“升高”、“降低”或“不能確定”)。

(4)能判斷該反應是否達到化學平衡狀態的依據是____________。

A 容器內壓強不變 B 混合氣體中c(CO)不變

C v正(H2)＝v逆(H2O) D c(CO2)＝c(CO)

E c(CO2 )·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)

(5)當發動機采用稀薄燃燒時，尾氣中的主要污染物為NOx，可用CxHy（烴）催化還原NOx消除氮氧化物的污染。

已知：CH4(g)＋4NO2(g) ＝ 4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H1＝-574 kJ·mol-1

CH4(g)＋4NO(g) ＝ 2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H2

CH4(g)＋2NO2(g) ＝ N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H3＝-867 kJ·mol-1

△H2＝_____________。

Answer 1

【答案】c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2)　 33.3% 降低 BC -1160 kJ·mol-1

【解析】

(1) 化學平衡常數K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，所以K= c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) ;答案：K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)。
(2)若反應在830 ℃下達到平衡,該反應平衡常數K=1.0,該反應中各物質計量數相等且反應前后氣體計量數之和不變,該反應化學平衡常數也等于平衡時生成物物質的量之積與反應物物質的量之積的比, 設參加反應的二氧化碳物質的量為xmol,
CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ,
開始(mol) 2 1 0 0
反應(mol) x x x x
平衡(mol) 2-x 1-x x x
化學平衡常數K=x2/(2-x)(1-x)=1,x=2/3。二氧化碳轉化率=參加反應的二氧化碳的物質的量/二氧化碳的總物質的量==33.3%，因此，本題正確答案是: 33.3%。
(3)根據表中數據知,升高溫度,平衡常數增大,則該反應的正反應是吸熱反應;若絕熱時(容器內外沒有熱量交換),平衡發生移動的結果是使容器內CO的濃度增大,說明平衡正向移動,則容器內溫度降低,因此正確答案是: 降低。
(4)A.由 CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)知兩邊化學計量數相等，所以壓強是定值，故容器內壓強不變不能作為判斷平衡的依據，故A錯誤；B．混合氣體中c(CO)不變，說明反應達到平衡狀態，故B正確；C．v正(H2)＝v逆(H2O)說明正逆反應速率相等，故C正確；D．c(CO2)和c(CO)濃度與初始加入量有關，c(CO2)=c(CO)不能作為判斷平衡的標志，故D錯誤；E．c(CO2 )·c(H2)＝c(CO)·c(H2O) 不能作為判斷平衡的標志，與初始量和溫度有關，830 ℃時相等是平衡狀態，其他溫度下不等，故D錯誤；答案：B、C。

（5）①CH4(g)＋4NO2(g)＝4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H1＝-574 kJ·mol-1；②CH4(g)＋2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) △H3＝-867 kJ·mol-1，根據蓋斯定律得: ②-①：CH4(g)＋4NO(g)＝2N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g) △H2=（-8672）-（-574）kJ/mol=-1160 kJ·mol-1。答案：-1160 kJ·mol-1。